土钉墙支护技术在基坑工程中的应用分析

【摘 要】土钉墙支护是通过土钉技术的加固使其成为一个复合挡土结构。尽管该技术应用较为广泛，但其理论研究却落后于工程实践，特别是对于土钉支护软弱岩质边坡工程的研究则更少，因此，本文通过分析土钉墙支护的特点，针对边坡支护的机理，从施工材料及机具的准备，到施工工艺及质量控制的相关技术进行探讨，以期充分发挥土体的空间支护作用，使边坡位移和变形及时得到约束限制。

【关键词】土钉墙；支护技术；基坑工程

随着经济的发展，地下构筑物及含地下室的高层建筑必将越来越多。土钉墙支护技术也将在越来越多的工程得到应用。土钉墙施工成功解决了基坑边坡的强度及稳定性问题，保证了施工的安全。此外，由于土钉墙能充分利用土体的自承能力的特点，与喷锚支护相比，其造价低，施工方便。因此在条件允许的情况下，采用土钉墙支护，可以大大节省投资。土钉的特殊控压注浆可使被加固介质物理力学性能大为改善并使之成为一种新地质体，其内固段深固于滑移面之外的土体内部，其外固端同喷网面层联为-体，可把边壁不稳定的倾向转移到内固段及其附近并消除。钢筋网可使喷层具有更好的整体性和柔性，能有效地调整喷层与土钉内应力分布。

一、土钉墙边坡支护的机理

土钉墙加固对于边坡来说，主要是在一定的范围内形成一个加固区，将整体的土钉锚杆及西宁加固，这样在加固过程中会产生一些非加固区的存在，从而滑移面偏离边坡，这样只能将滑移面控制在非加固区，才能达到稳定边坡的目的，而加固区的稳定，主要是在抗倾覆以及抗滑移的基础上进行的，这样对于基础的质量控制，只能从增加加固区的宽度以及穿过滑移面来解决，形成综合的加固区。

1.锚固作用

密布的锚杆与砂浆柱体相结合对周围土体产生有效的锚固作用，限制了砂浆柱体周围的土体变形。土钉不需要施加预应力，而是在土体发生变形后使其承受拉力工作；土钉支护在边坡中比较密集，起到了加筋的作用，提高了土的强度，为被动受力机制。由于土钉在全长范围内与土体接触，其荷载传递沿整个土体进行。

2.土钉浆孔对土体的挤密作用

由于土钉锚杆的密度性较大，挤密的影响性也比较大，对于加固区以及非加固区的控制只能从密度上进行控制。密集的土钉之间形成复合土体，这种类型类似于挡土墙的性质，若是个别的土钉墙的破坏，会影响整个结构的功能。

3.护坡作用

土钉墙的面层不是主要受力结构，其主要作用在于保持土体的局部稳定性。在公路边坡治理中，土钉墙的面层还起到防止冲刷、防止雨水渗入坡体影响边坡稳定性的重要作用。

4.土钉受力及规模

对于锚杆的长度一般都控制在15～45m之间，直径较大，锚杆所承受的荷载可达400kN以上，某些预应力锚索设计荷载更可达3000kN。其端部的构造较土钉复杂，以防止面层冲切破坏；而土钉长度一般为3～10m，浆体直径100mm左右，一般不提供很大的承载力。单根土钉受荷一般在100kN以下，面层结构较简单，利用小尺寸垫板及挂网喷射混凝土即可满足要求。

目前国内土钉支护结构主要用在建筑基坑支护上，用于公路边坡支护的较少。这主要是因为基坑深度不大，一般不超过20m。但是山区，道路路堑边坡很高，原来的力学平衡破坏严重，产生的滑坡推力每延米可达1000kN以上，采用土钉支护结构则难以满足要求。对于一些滑坡推力小的土石质路堑边坡，仍可采用土钉支护，既节省投资，也能缩短工期，具有明显的优势。

二、基坑支护观测

1.基坑的变形观测

在基坑的周边设置观测点，点距≤20m，由专人用经纬仪监测支护结构的位移变化，每天不少于一次。并做好详细记录，描绘位移曲线。

2.建筑沉降的观测

对于建筑测点的布置主要是在建筑物周边的民用建筑的永久建筑物上，每天采用专人测量，并依据观测的数据描绘好沉降曲线。

三、土钉墙边坡支护的施工材料及机具

1.原材料

土钉钢筋使用前应拉直、除锈、涂油；选用P?032.5普通硅酸盐水泥；采用干净的中粗砂，含泥量小于5%；采用干净的圆砾，粒径2～4mm；使用速凝剂，应做与水泥相容性试验及水泥浆凝结效果试验。

2.施工机具

土钉成孔机具根据土质和现场环境条件选用(冲击钻、螺旋钻、风枪或洛阳铲等)能完成设计要求的有效机具；注浆泵选用孔口压力大于0.1MPa的泥浆泵；混凝土喷射机应密封良好，输送连续均匀，输送水平距离不小于60m，垂直距离不小于10m；空压机应满足喷射机工作压和耗风量的要求。

3.土钉墙边坡支护的施工工艺

土钉墙的施工流程为：挖土整理坡面初喷打孔眼插杆灌注挂网复喷。

（1）开挖整理坡面

土钉支护是分层进行的，因此挖土深度不能超过设计深度，同时要保证坡角达到设计要求的78°～80°，坡面平整光滑，坡角未达到设计要求的则要进行专门修整。

（2）初喷

为使挖好的坡面不产生垮塌，凡挖好的坡面需立即进行混凝土喷射，以使表层固结。其混凝土材料的配合比为水泥：石子=1.5:1.5，水灰比=0.5～0.6。

（3）钻孔

采用人工机械一起作用的方法，钻孔下倾角度为15°～25°，采用风钻的方法进行。

（4）插杆与灌浆

成孔后按设计要求插入直径中22mm加筋杆，加筋杆每1.5m焊接直径110mm的扶正环，起导正作用。在插筋的同时，用加筋杆将注浆管(直径1.5in)带进离孔底0.3m的地方，然后进行灌注，注浆材料的配合比为水泥：砂子=1:2。水灰比=0.4～0.5。

（5）挂网

上道工序完工后，按设计要求，将直径中6mm的钢筋，按30cm×30cm的网距焊接，固定于坡面之上；同时，在危险坡上的土钉之间用金属件(如槽钢等)连接在一起，以进一步加强支护强度。

四、土钉墙边坡支护的施工质量控制

1.原材料控制

在工程的施工中采购的各种材料不仅能从规范的要求进行对比，这样从根本上加强整体的调控工作，对于材料选择那些整洁、坚硬以及耐久的材料，禁止使用那些含有机务的杂质进行施工，对于那些混合剂的选择，主要是要求不能对睡你的凝固以及水化有害的影响。

2.施工工艺控制

土钉孔眼的位置必须根据受喷面实际情况和设计布置。作土钉用的钢筋，使用前须除锈矫直，安装位置距孔眼中心，钢筋插入深度不得小于设计要求的90%，安装后不得敲击、碰撞。灌浆用的砂浆应拌和均匀，随用随拌，孔眼在灌浆前用风吹净，灌浆时从孔底开始，连续均匀的进行。在施工中挂钢筋网必须在坡面已经清理的坡面的钢筋网以及土钉的连接牢固可靠，而喷射的混凝土的配合比的质来那个保证随伴随用，达到确定的施工要求的标准。

五、结束语

土钉墙的施工不仅仅是在加强基坑边缘的稳定性问题，还是在整体的施工安全质量保障控制下，采用那些造价低、施工周期段以及工程当中可以同时进行的工程，这样在整体的挖土与土钉墙施工中，不仅能够采用分块施工的模式，还能从整体上加强对土体空间爱你的保护，减少边坡的位移和变形。

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